CERN
Daten sind das wertvollste Gut des CERN. Quantum StorNext ist von zentraler Bedeutung für die schnelle und zuverlässige Sammlung von Daten und unterstützt die Forscher maßgeblich im Verstehen und Verwerten neuer Ideen und Erkenntnisse.
Pierre Vande Vyvre
Projektleiter, CERN

Quantensprünge mit StorNext

StorNext unterstützt die Teilchenforschung im CERN

Bei der Erforschung der Ursprünge unseres Universums kann die Verwaltung der extrem großen Datenmengen schnell galaktische Ausmaße annehmen. Nach umfassenden Recherchen und Tests entschied man sich im CERN, dem führenden Teilchenphysiklabor der Welt, für das Datenmanagement mit StorNext. Das Resultat: ein System, das den Zugriff auf große Datenmengen und deren gemeinsame Nutzung in einer HPC-Umgebung ermöglicht. 

Milliarden Datenbit pro Sekunde

Eines der am Schweizer CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, durchgeführten Experimente ist ALICE (A Large Ion Collider Experiment). An diesem Projekt, in dem Teilchen beschleunigt und zur Kollision gebracht werden, um daraus Rückschlüsse über den Aufbau der Materie zu ziehen, sind mehr als 1.000 Physiker, Ingenieure und Techniker aus 30 Ländern beteiligt. Gemeinsam versuchen sie, eines der ältesten Geheimnisse der physikalischen Grundlagenforschung zu lüften: den Ursprung der Materie.

Mithilfe von Detektoren sammelt ALICE immense Mengen an Daten, die durch die Teilchenkollisionen generiert werden. Pierre Vande Vyvre, Projektleiter für Datenerfassung bei ALICE, wurde mit dem Entwurf eines Datenmanagement-Systems beauftragt, das eine absolut verlässliche Erfassung, Auswahl, Übermittlung, Speicherung und Verarbeitung der Milliarden Datenbit, die jede Sekunde generiert werden, gewährleistet.

Zusätzlich verkompliziert wurde die Situation dadurch, dass der Standort des ALICE-Experiments drei Kilometer vom Hauptrechenzentrum des CERN entfernt ist, wo die Daten auf Massenspeichersystemen vorgehalten werden, und das vorhandene Linux-Dateisystem keine rasche und unkomplizierte knotenübergreifende Nutzung der Daten erlaubte.

Vorteil: Schnelle, effektive Datenerfassung

Das CERN-Team prüfte unterschiedliche Optionen für ein Cluster-Dateisystem (CFS). Die wichtigsten Anforderungen an das CFS waren maximale Performance hinsichtlich aggregierter Bandbreite, Hardware-Ausstattung mit minimalem Stellflächenbedarf (aufgrund des relativ kleinen ALICE Data Acquisition-Raums), skalierbare Verwaltung der Client-Anzahl (bis zu 100 Benutzerknoten) und vor allem Unabhängigkeit des CFS von der zugrunde liegenden Hardware.

Nach mehrwöchigen Tests entschied sich das Team für StorNext. In der ersten Phase wurden ein Server, ein Client und ein Disk-Array implementiert. Mittlerweile besteht das System aus 180 Fibre Channel 4G-Ports und 75 transienten Datenspeicher-Arrays. 105 Knoten greifen via Fibre Channel auf die Daten zu. Zusätzlich umfasst die ALICE-Speicherarchitektur 90 StorNext Distributed LAN-Clients, die über IP auf die Daten zugreifen.

Zu den größten Stärken von StorNext gehört die Affinität. Mithilfe dieser Funktion kann das Team Daten gezielt auf bestimmte Primärspeicherplatten lenken und so sicherstellen, dass alle Rechner zu jedem Zeitpunkt mit maximaler Performance arbeiten.

„StorNext bietet gemeinsame Workflowprozesse mit Hochgeschwindigkeit und eine großangelegte mehrstufige Speicherarchitektur, wie sie von ALICE benötigt werden“, so Vande Vyvre.

Verwendete Produkte

Leistungsmerkmale

  • Kontinuierlicher und gleichzeitiger Datenzugriff bei geringeren Speicherkosten
  • Skaliert auf bis zu 4,5 GB/s für Schreibvorgänge
    und 2,5 GB/s für Lesevorgänge
  • Kostengünstige Erweiterung des gemeinsamen Datenzugriffs über LAN-Clients
  • Integration
    in bestehende Umgebung, keine Abhängigkeit von einzelnem Hersteller
  • Höchste Infrastruktur-Performance durch Lenkung der Daten auf spezifische Primärplatten mittels Affinitäten

CERN

Das CERN, die Europäische Organisation für Kernforschung, ist das größte Teilchenphysikzentrum der Welt. In dem bei Genf gelegenen Labor erforschen Wissenschaftler die Bausteine der Materie und die Kräfte, die sie zusammenhalten. Wichtigste Aufgabe des CERN ist die Arbeit mit Beschleunigern, mit denen sich Teilchen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen lassen, sowie die Mitwirkung an der Entwicklung von Detektoren, mit denen die Teilchen sichtbar gemacht werden können. Das 1954 gegründete Labor war eines der europaweit ersten Joint-Ventures, an dem sich insgesamt 21 Staaten beteiligt haben.